光系统II蛋白磷酸化及其生理意义

蛋白磷酸化修饰在几乎所有的生命活动中都起重要的调节作用.该文结合作者研究组的研究工作,概述了光系统II(PS II)蛋白磷酸化的调节及其生理功能.PS II复合体中的核心组分D1、D2、CP43和PsbH蛋白以及外周捕光天线(LHC II)蛋白都可以发生磷酸化.PS II蛋白磷酸化受质醌(PQ)的氧化还原状态、细胞色素b6f (Cyt b6f ) 和硫氧还蛋白以及光调节.PS II蛋白磷酸化可以调节激发能在两种光系统(PS I和PS II)之间的分配,减轻光胁迫对PS II的压力,保护核心蛋白免于光破坏,稳定PS II复合体的结构.     

褐藻裙带菜中PSII复合物及其亚复合物的分离和特性研究

用不连续梯度蔗糖密度超离心,从经TritonX-100增溶的褐藻裙带菜类囊体膜中分离到3种色素蛋白复合物条带,分别是捕光复合物、具有光氧化活性的PSII复合物颗粒(区带II)以及PSI(区带III)。PSII颗粒经毛地黄皂苷增溶后,再次超离心分离得到3条PSII的亚复合物条带。吸收和荧光激发谱显示其中的区带II-1为墨角藻黄素-Chla/c-蛋白复合物,区带II-2为Chla/c-蛋白复合物,两者都只含20kDa多肽;而鲜绿色的区带II-3为不含捕光复合物的活性PSII核心。     

植物光系统II放氧复合体外周蛋白结构和功能的研究进展

光合放氧是植物光系统II(PSII)的重要功能之一。PSII的放氧反应主要是由PSII氧化侧的 4个锰原子组成的锰簇催化的。在类囊体膜的囊腔侧还结合有若干个外周蛋白 ,对放氧反应起着重要作用。文章总结了植物光系统II外周蛋白的结构和功能研究方面的最新进展     

CDC20在细胞分裂周期中的作用

CDC20是细胞周期相关蛋白之一。在细胞分裂周期中,CDC20是纺锤体组装检查点的靶向物和有丝分裂后期促进复合体的正调控因子,在引导细胞周期中某些蛋白质的泛素化降解和确保染色体正常分离的过程中起着重要的作用。     

pH调控双水相萃取色素蛋白复合体及其分配行为研究

为发展色素蛋白复合体分离纯化新方法,探究pH调控PEG1000/柠檬酸钾双水相系统萃取分离纯化色素蛋白复合体。优化萃取条件,光谱法研究其分配行为,检测产物纯度和生物活性。结果表明,最佳萃取条件为调节pH9.0,相组成CPEG100019.0%/C柠檬酸钾20.0%,蛋白质加量3.42 mg/g,K和萃取率达到最大,分别为8.8及86.0%。响应面分析法揭示,PEG1000和柠檬酸钾质量浓度及pH对分配系数和萃取率影响显著。调节pH7.0,反萃取分配系数和反萃取率最小为0.15及86.6%。蛋白质总回收率为74.2%。pH对色素蛋白复合体分配行为具有调控作用,pH大于8.5体系,色素蛋白趋于分配上相,反之分配于下相,PEG1000/柠檬酸钾以及蛋白质加入量不影响色素蛋白复合体分配于上相。电泳表征发现,萃取(pH9.0)上相存在2个蛋白质组分,相对分子量(MW)为7.0 kD及14.0 kD。反萃取(pH7.0)使相对分子量7.0 kD蛋白质组分分配于下相,该组分为LH2β亚基,经萃取和反萃取产物生物活性稳定。pH可调控PEG1000/柠檬酸钾双水相系统萃取分离色素蛋白复合体,产物纯度高,生物活性稳定。     

拟南芥DG1参与叶绿体早期光合蛋白合成功能

拟南芥中已有466个PPR蛋白,已有研究证实许多PPR蛋白参与细胞器基因表达的转录后调节,但大部分PPR蛋白分子作用机制尚不清楚.Delayed greening 1(DG1)是定位于叶绿体中的的PPR蛋白,研究结果证实该蛋白是通过与SIG6因子相互作用降低PEP转录活性从而影响叶绿体早期发育.本研究利用拟南芥Dg1基因功能缺陷型突变体研究了DG1蛋白对光系统蛋白复合体组成及其光转化效率的影响.77K荧光发射光谱分析发现dg1突变体幼叶PSII中电子传递速度明显低于野生型,而成熟叶片与野生型基本一致;蓝绿温和胶分析结果表明:相对于野生型在dg1突变体新生叶中PSII、PS玉及其超聚复合物含量均有不同程度降低;进一步温和胶二向电泳及蛋白免疫印迹分析显示,在dg1突变体新生叶中,由叶绿体编码的光系统蛋白复合物组成亚基含量显著降低,而核编码复合物组成亚基含量与野生型相比没有明显区别.上述实验结果进一步确定了DG1蛋白是通过调控叶绿体编码基因的表达进而调节光系统复合物的生物合成与组装,最终影响拟南芥叶绿体早期发育.因此,我们认为DG1蛋白对于叶绿体发育早期光合蛋白的合成是必需的.     

昆虫泛素基因和功能研究进展

泛素(Ubiquitin)是一种广泛存在于真核细胞中的小分子量蛋白质,其基本功能是通过泛素-蛋白水解酶复合体通路(Obiquitin proteasome pathway UPP)高效并高度选择性降解蛋白质.本文综述了昆虫泛素基因的克隆鉴定、表达特点、作用途径,重点介绍了昆虫泛素在调控转录因子、调节细胞周期和细胞凋亡、细胞生长以及信号转导中的作用.泛素调控机制、信号转导、生理功能及其影响因素,以及针对泛素设计特异性昆虫生长发育调节剂可能是今后昆虫泛素研究的重点.     

强光下硫化氢通过促进光系统Ⅱ的活性来缓解水稻的光抑制

以水稻品种‘II优084’为材料,测定了强光胁迫下,水稻光合速率、叶绿素荧光快速诱导曲线(OJIP)以及O2ˉ·和H2O2在水稻叶片中积累的影响。结果表明强光胁迫下,水稻的净光合速率及气孔导度下降;光系统II(PSII)反应中心关闭的比例以及电子传递链中光系统II受体侧原初醌受体(QA)的还原程度增加;PSII反应中心电子传递的量子产额、能量以及传递到下游电子链的比率下降;光抑制下PSII的过剩能量向PSI的状态装换减少;自由基的产生增加。而施加作为硫化氢(H2S)供体的外源硫氢化钠(NaHS)后,上述影响PSII活性的指标的负变化被缓解,捕光天线复合体LHC通过在两个光系统之间的移动,来调节两个光系统的能量分配。强光下H2S处理能促进LHC离开PSII,与PSI结合,从而减少PSII分配的激发能,增加PSI分配的激发能,缓解了PSII的过度还原。以上结果表明外源H2S通过促进PSII的光合活性来缓解水稻光抑制伤害。     

强光下硫化氢通过促进光系统II的活性来缓解水稻的光抑制

以水稻品种‘II优084’为材料,测定了强光胁迫下,水稻光合速率、叶绿素荧光快速诱导曲线（OJIP）以及O2ˉ·和H2O2在水稻叶片中积累的影响。结果表明强光胁迫下,水稻的净光合速率及气孔导度下降;光系统II（PSII）反应中心关闭的比例以及电子传递链中光系统II受体侧原初醌受体（QA）的还原程度增加;PSII反应中心电子传递的量子产额、能量以及传递到下游电子链的比率下降;光抑制下PSII的过剩能量向PSI的状态装换减少;自由基的产生增加。而施加作为硫化氢（H2S）供体的外源硫氢化钠（NaHS）后,上述影响PSII活性的指标的负变化被缓解,捕光天线复合体LHC通过在两个光系统之间的移动,来调节两个光系统的能量分配。强光下H2S处理能促进LHC离开PSII,与PSI结合,从而减少PSII分配的激发能,增加PSI分配的激发能,缓解了PSII的过度还原。以上结果表明外源H2S通过促进PSII的光合活性来缓解水稻光抑制伤害。     

内体分拣转运复合体的组成及其功能研究

内体分拣转运复合体(endosomal sorting complex required for transport,ESCRT)是一种能够识别并分拣泛素化蛋白质货物的蛋白复合体,由四个亚复合体(ESCRT-0、ESCRT-Ⅰ、ESCRT-Ⅱ、ESCRT-Ⅲ)和一些辅助成分构成。研究表明,ESCRT途径能参与病毒的出芽过程、调控细胞自噬,并且与包括肿瘤和神经退行性疾病在内的重要疾病有关。因此,ESCRT复合体结构与功能研究对未来新型治疗药物的开发具有重要意义。该文综述了ESCRT的结构、各成员在多种生命活动中的功能、组装因子之间的互作关系以及ESCRT复合体的功能,旨在为日后深入研究ESCRT的作用机制开辟更科学的研究方向。     

四翅滨藜盐胁迫应答基因AcPsbQ1的克隆及其在酵母中的功能分析

光系统II亚基蛋白Q(Photosystem II subunit Q, PsbQ)是组成光系统II(PSII)复合体的重要外周蛋白之一,对维持PSII放氧活力起重要作用。在盐胁迫下,高浓度的Na⁺和Cl^-在叶绿体中积累会严重破坏叶绿体的结构,抑制光合作用,使植物生长缓慢。文章通过筛选盐生植物四翅滨藜(Atriplex canescens) cDNA文库,获得一个在PSII中与放氧关系密切的放氧复合体蛋白基因PsbQ,命名为AcPsbQ1(GenBank登录号：KJ027025)。AcPsbQ1基因开放阅读框为699 bp,编码由233个氨基酸组成的前体蛋白。为了研究该基因的功能,文章克隆了AcPsbQ1基因并转化至酵母中,高盐和干旱胁迫处理实验表明转AcPsbQ1基因酵母相比于野生型酵母对高盐和干旱有更强的耐受力。为了进一步研究AcPsbQ1是否参与植物抗逆应答反应,利用实时荧光定量PCR法测定AcPsbQ1在胁迫处理条件下的表达变化。结果表明,用0.4 mol/L NaCl处理四翅滨藜12 h后,AcPsbQ1基因的表达量明显高于未处理的对照,表明AcPsbQ1基因的表达受盐胁迫诱导,同时,干旱胁迫也会提高AcPsbQ1基因的表达水平。上述结果表明该基因可能参与盐生植物四翅滨藜的抗逆胁迫应答反应。     

泛素-蛋白水解酶复合体通路在卵母细胞减数分裂和受精中的作用

泛素—蛋白水解酶复合体通路(Ubiquitin-proteasome pathway,UPP)高效快速并高度选择性地降解特定的蛋白质,从而参与控制多种重要的细胞生物学过程。在卵母细胞减数分裂和受精过程中,该通路通过降解细胞周期中的关键因子,如细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制图子等细胞周期调控因子,从而参与卵母细胞生发泡破裂、第一极体排放、MII阻滞的维持和克服等过程,使细胞通过特定的检验点。此外,UPP也与丝裂原活化蛋白激酶通路、Polo样激酶、成熟促进因子、蛋白激酶C、钙调蛋白依赖激酶Ⅱ等减数分裂关键调节因子相互作用来参与卵母细胞减数分裂成熟和受精。一些周期蛋白(如后期促进复合体的某些亚单位等)还充当泛素连接酶成分,直接参与泛素化过程。     

PIASx结构与功能的研究进展

PIAS（protein inhibitor of activated STAT）蛋白家族能够与许多蛋白质发生相互作用,其中大部分为转录因子。PIASx是4个组成成员中的一种,其包括两个亚型。PIASx通过与不同种类的蛋白相互作用,影响它们的活性和功能。PIASx蛋白的调控机制主要有两种：一种是通过其自身所具有的SUMO（smallubiquitin-related modifiers）E3连接酶活性,促进对一些转录因子、转录辅因子的SUMO化修饰,从而调控它们的转录活性;另一种是作为构架蛋白,通过与雄激素受体的作用参与雄激素介导的基因转录调节。PIAS蛋白的上述两种作用机制并不是完全互相排斥的,这体现了PIASx蛋白功能的特异性和复杂性。     

PDZ结构域介导的PIP脂质信号转导

PDZ结构域是调控蛋白质/蛋白质相互作用的一类重要结构域,能特异结合蛋白质C末端一段有规律的氨基酸序列。含有PDZ结构域的支架蛋白能够组装成超大的蛋白质复合体来调控细胞内的信号转导通路。最新研究表明,PDZ结构域还能与PIP脂质直接相互作用,从而参与调控PIP脂质信号通路。将综合最新研究进展,阐明PDZ结构域与PIP脂质的作用方式,以及对相关PIP脂质信号转导的调控过程。     

光敏色素与光调控

生物体的新陈代谢和生长发育主要受遗传信息及环境信息的调控,遗传信息规定了个体发育的潜在模式,但它的实现在很大程度上受控于环境信息。光作为主要的环境因子,不仅提供光合作用所需的能量,而且触发植物形态变化、质体分化、新陈代谢等重要反应(统称为光形态建成)。光形态建成至少与四个不同类型光受体相关:光敏色素、蓝光受体、UV-A受体、UV-B受体,其中研究最深入的当属光敏色素。自1983年Vierstra和Quail分离到完整的光敏色素蛋白质以来,科学家相继对光敏色素的分子种类、生物合成与调控及生理机制展开了广泛深入的研究,并且取得了令人瞩目的进展。时至今日,随着新方法、新技术的应用,从光敏色素感受光刺激到基因在细胞核中表达,再到光形态建成的整个信号传递途径已逐步为人们所认识,许多与光敏色素调节有关的顺式因子及相应的DNA结合蛋白也已被确定。功能研究发现,没有哪一个反式作用因子在光调节的表达中单独起作用,可见光敏色素调控的基因表达是相当复杂的。本文拟就光敏色素分子、光敏色素基因家族、光敏色素所激活的信号传递途径及光敏色素与基因表达的关系等方面做一综述。     

抑制线粒体复合体II诱导线粒体自噬影响细胞增殖的研究

线粒体复合体II,也被称为琥珀酸脱氢酶,参与线粒体呼吸作用及代谢重编程的调控过程。复合体II由四个亚基构成,其突变与肿瘤的发生密切相关。本论文探讨了复合体II与线粒体自噬调控及细胞增殖之间的关系。本实验采用复合体II的特异性抑制剂TTFA或敲除复合体II的B亚基SDHB使其功能缺失。结果发现,复合体II功能的缺失显著引起线粒体形态的片段化进而发生线粒体自噬,导致线粒体蛋白水平减少,抑制ATP生成,由于线粒体功能受到抑制,细胞葡萄糖消耗及乳酸产生水平增加,并显著抑制细胞的细胞的增殖。综上所述,复合体II功能缺失可能通过调控线粒体自噬而影响细胞增殖,从而在肿瘤发生中起重要作用。     

线粒体呼吸链复合体Ⅰ

线粒体呼吸链复合体Ⅰ（简称复合体Ⅰ）是呼吸链电子传递的起始复合体,作为电子传递过程的限速酶,复合体Ⅰ的分子量远大于其余的四个呼吸链复合体。复合体Ⅰ相关的疾病发生除了与40余个复合体Ⅰ组成亚基的突变相关外,还同参与其组装的多个组装因子存在密切联系。该文对复合体I的结构以及参与调控复合体Ⅰ组装的各类组装因子进行了综述,旨在为全面了解复合体Ⅰ相关疾病的发生提供具体参考。     

紫细菌光合机构及光合作用基因的表达调控

紫细菌是研究细菌光合作用的重要生物。介绍了紫细菌光合机构捕光色素蛋白复合体Ⅰ(light-harvesting I)、捕光色素蛋白复合体Ⅱ(light-harvesting II)和光化学反应中心(reaction center)的结构, 并探讨了其光合作用基因的转录调控机制, 重点阐述了PpsR/AppA系统对紫细菌光合作用基因的转录调控。     

线粒体呼吸链复合体Ⅰ

线粒体呼吸链复合体Ⅰ(简称复合体Ⅰ)是呼吸链电子传递的起始复合体,作为电子传递过程的限速酶,复合体Ⅰ的分子量远大于其余的四个呼吸链复合体。复合体Ⅰ相关的疾病发生除了与40余个复合体Ⅰ组成亚基的突变相关外,还同参与其组装的多个组装因子存在密切联系。该文对复合体I的结构以及参与调控复合体Ⅰ组装的各类组装因子进行了综述,旨在为全面了解复合体Ⅰ相关疾病的发生提供具体参考。     

高温强光对温州蜜柑叶绿素荧光、D1蛋白和Deg1蛋白酶的影响及SA效应

以3年生温州蜜柑（Citrus unishiu Marc.）植株为试材,用叶绿素荧光分析、Western-blotting蛋白质印记技术及DAB（3,3'-二氨基联苯胺）显色法,研究了高温强光（38℃和1600 μmol?m-2?s-1）对叶片叶绿素荧光参数、PS（光系统）II反应中心D1蛋白和Deg1蛋白酶的影响和SA（水杨酸）的效应。结果表明,高温强光交互作用4 h后,叶片的初始荧光Fo升高,最大光能转化效率Fv/Fm、表观光合电子传递速率ETR及PSII的量子产额ΦPSII显著降低,在D1蛋白降解的同时,Deg1蛋白酶含量也下降,并伴有H2O2的积累。在高温强光下,外源的H2O2使叶绿素荧光动力学快相参数(Fi-Fo)/(Fp-Fo)值（反映PSII中QB非还原中心的数量）升高和I-P的斜率（反映PSII 活化中心还原态QA积累的值）下降,Fv/Fm、ETR、ΦPSII及D1蛋白和Deg1蛋白酶下降幅度增大;而外源的SA使这些参数下降幅度减小。这些结果说明,高温强光诱导H2O2的积累造成Deg1蛋白酶和光系统反应中心D1蛋白的降解,Deg1蛋白酶的减少也进一步限制了D1蛋白的周转,进而使温州蜜柑PSII反应中心遭到破坏,SA对光合机构光破坏有保护作用。